Färbemechanismus von Krakenhaut nachgeahmt

Manche Hautzellen der Kopffüßer – deren berühmtester Vertreter der Krake ist – enthalten Pigmente, deren Farbe und Helligkeit sich mit der Spannung der umgebenden Muskeln verändert. Die Meeresbewohner ahmen ihre Umgebung nach, indem sie binnen Sekunden tarnende Punkte oder Streifen auf ihrer Haut erscheinen lassen. Wissenschaftler um Qiming Wang von der Duke University in Carolina bildeten nun dieses Verfahren der Musteranzeige nach. Wie sie im Fachjournal „Nature Communications“ berichten, entwickelten sie eine weiche Kunststoffschicht, auf der sich per Knopfdruck fluoreszierende Formen ein- und ausschalten lassen.

Kopffüßer ändern die Farbe, indem sie ihre Pigmentzellen durch Muskelspannung mechanisch verformen. Mit einem ähnlichen Konzept kann man eine künstliche Haut herstellen, auf der über ein elektrisches Feld gesteuert fluoreszierende Muster erscheinen.
Echte und künstliche Kopffüßerhaut

In der Haut von Kopffüßern befinden sich mit Farbpigmenten gefüllte Schläuche. Deren Durchmesser können die umgebenden Muskeln verändern und somit die Punktgröße bestimmen. Schnürt der Muskel den Schlauch zusammen, verschwindet der Farbpunkt. Weitet er den Schlauch, so wird der Punkt größer.

Wang und sein Team griffen diese Idee einer weichen Oberfläche mit punktgenau kontrollierbarer Leuchtfähigkeit auf. Die Forscher benutzten einen besonderen, biegsamen Kunststoff, der sich unter Einwirkung eines elektrischen Feldes verformen kann. Auf dieses sogenannte Elastomer konnten sie dehnbare Moleküle chemisch binden. Wurde ein solches Molekül durch Zugwirkung aus der Unterlage gestreckt, so begann es sichtbares Licht auszusenden.

Vielfältige Formen wie Linien, Kreise und Buchstaben
Punktgenaue Leuchtfähigkeit

„Dann führten wir mit elektrischen Feldern verschiedene, großmaschige Verformungsmuster auf der Oberfläche des Elastomers herbei“, erläutern die Autoren. Die drucksensiblen Moleküle fluoreszierten daraufhin und ließen vielfältige Formen wie Linien, Kreise und Buchstaben erscheinen. Die leuchtenden Zeichen konnten die Forscher einige Male ein- und ausschalten.

„Systeme aus weichen Materialien, die flexibel sind, sich fernsteuern lassen, dabei fluoreszieren und Licht aussenden können, spielen eine Schlüsselrolle in der Nichtstandard-Displaytechnologie“, so die Autoren. Ihrer Meinung nach ermöglicht es ihre Studie, flexible Displays oder optoelektrische Geräte zu entwickeln, die auch im Nassen zum Einsatz kommen können.